[发明专利]一种镁铬砂镁基陶瓷型芯及其制备方法

说明书

本发明的一种镁铬砂镁基陶瓷型芯及其制备方法，属于陶瓷型芯制备领域。本发明陶瓷型芯的原料包括原料粉末：氧化镁粉末、三氧化二铬粉末、镁铬砂粉末、二氧化钛粉末，以及自制有机粘结剂；镁铬砂中氧化镁的质量百分数为60%~63%，三氧化二铬为20%~22%，粘结剂的各个成分的质量百分比为：石蜡95%，蜂蜡3%，聚乙烯2%。本发明的陶瓷型芯的制备方法为混合原料粉末，按比例制备粘结剂、浆料，采用热压成型制备生坯，将生坯进行高温脱蜡烧结。本发明的陶瓷型芯具有收缩率极小，强度高，易用环保有机弱酸脱除，高温稳定性好以及抗热震性好等优良特性。

技术领域

本发明属于精密铸造领域的陶瓷型芯制备工艺技术领域，具体涉及一种镁铬砂镁基陶瓷型芯及其制备方法。

背景技术

陶瓷型芯被广泛应用于熔模精密铸造工艺中，用来形成形状复杂或者不易成型的铸件的型腔。陶瓷型芯需与型壳配合使用以此来保证铸件壁厚的尺寸精度，但铸件内腔的尺寸精度及其表面质量则取决于陶瓷型芯，陶瓷型芯的性能对铸件内腔的性能有着重要的影响，因此陶瓷型芯是熔模铸造工艺中极为关键的部件，对陶瓷型芯制备工艺的研究与探索具有重大意义。

目前，对于陶瓷型芯的性能要求主要有以下几点：具有较高的机械强度来应抗浇铸时金属液的冲击；有足够的耐火度，这是因为浇注时合金温度很高，例如镍基单晶高温合金的浇注温度就高达1500-1650℃；具有较好的化学稳定性，高温时不与合金发生反应；具有较高的抗热震性，其形状在骤冷骤热中保持不变；还需要有良好的溶出性能，在浇注完成后便于从铸件中脱除。鉴于这些性能要求，目前使用的陶瓷型芯多以氧化物为基底原料，例如二氧化硅基陶瓷型芯（简称硅基陶瓷型芯）、三氧化二铝基陶瓷型芯（简称铝基陶瓷型芯）、氧化镁基陶瓷型芯（简称镁基陶瓷型芯）等。目前工业应用主要为硅基陶瓷型芯。

硅基陶瓷型芯具有优异的去除性能，且热膨胀系数小，抗热震性好等。然而，当工作温度达到 1600℃时，二氧化硅基陶瓷芯很容易与合金中的活性元素发生反应，并且硅基陶瓷型芯的高温尺寸稳定性来自其内部的方石英，方石英含量越高，其高温尺寸稳定性越好。方石英来源石英玻璃的自发析晶因此二氧化硅基陶瓷型芯的高温尺寸稳定性对于陶瓷型芯的制备工艺以及使用条件具有高度敏感性，这些缺点使得二氧化硅陶瓷型芯发展和应用受到了阻碍。氧化铝基陶瓷芯熔点高，相比二氧化硅陶瓷型芯，氧化铝陶瓷型芯能在更高的浇注温度下工作，且具良好的高温化学稳定性及高温尺寸稳定性，高温下不易与合金发生反应，在制备和使用过程中没有相变 。但氧化铝基陶瓷型芯难以溶解，这会影响去除芯阶段的铸造质量从而阻碍了氧化铝基陶瓷型芯的应用和发展。镁基陶瓷型芯综合了前两者的优点，具有高温化学稳定性及易溶出性，但存在收缩率大，抗热震性差等缺点。

现有公开的镁基陶瓷型芯，均以高纯度氧化镁做为主晶相或晶须制备而成，以二氧化钛等为矿化剂促进烧结，掺入氧化铝生成或者直接加入镁铝尖晶石来降低陶瓷型芯烧结收缩率，提高高温尺寸稳定性等，但高纯度氧化镁所产生的烧结收缩率很大，而且如加入大量镁铝尖晶石会使得陶瓷型芯因尖晶石含量过多难以溶解，从而导致镁基易溶出的优点被掩盖。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种镁铬砂镁基陶瓷型芯及其制备方法，利用镁铬砂提供氧化镁、镁铬尖晶石晶种，镁铬砂所含的杂质作为部分矿化剂，掺入一定比例的氧化镁和三氧化二铬生成镁铬尖晶石，利用二氧化钛作为矿化剂，从而使该种陶瓷型芯具有强度高、缩率小、热震性好、易溶出等优点。

本发明的一种镁铬砂镁基陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：

（1）混料：将镁铬砂粉末、氧化镁粉末、三氧化二铬粉末和二氧化钛粉末进行混料，混料完成后，干燥冷却后，过筛得到混合粉料；

（2）粘结剂制备：将石蜡和蜂蜡混合，油浴加热，完全熔化后加入聚乙烯，聚乙烯全部熔化后，搅拌并加热，到熔融的粘结剂；

（3）浆料配制 ：预热上述步骤（1）中的混合粉料，将上述步骤（2）中的粘结剂进行加热熔化处理，将预热后的混合粉料分批加入熔融的粘结剂中，搅拌得到浆料；